全过程课题式教学与考核方法的理论与实践

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　　摘要：基于《多孔介质流体动力学》研究生课程，提出了全过程课题式教学方法。在课堂教学中，首先建立基础知识的概念框架，然后让同学们自行寻找应用领域和科学问题，撰写并提交课题申请，完成课题工作，提交研究报告，通过演讲对课题进行总结和汇报，最终采用多指标体系对成绩进行评定。该方法教学效果良好，可为类似课程教改提供参考。
　　关键词：多孔介质流体动力学；教学改革；课题式教学方法
　　中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）06-0176-02
　　一、引言
　　《多孔介质流体动力学》是地质工程专业硕士研究生选修课程，在教材的选用方面，越来越多的《地下水动力学》教材引入了《多孔介质流体动力学》的教学内容，使地下水动力学和高等地下水动力学的教学内容、本科生和硕士研究生教学的界限变得越来越模糊。同时，该课程偏重于渗流力学领域，对于确定论文题目的同学，如果在其论文中不用此课程知识，或者对于未确定论文题目、不知此课程知识对其有何用处的同学而言，都可能对此课程兴趣不高。为此，引入了课题式教学方法，对该教学方法进行了初步探索。
　　课题式教学是在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识解决问题的学习活动。国外早在20世纪40年代就首先提出了“以问题为本”的课题式教学模式。通过长期不断地推广、修正，课题式教学法已经日趋完善，并得到了广泛应用。其应用对象主要是本科教学和研究生教学，涉及的课程几乎涵盖了医学、理学、工程学以及社会科学等全部知识领域[1]。课题研究的类型包括成果应用型、解决问题型、经验总结型和探求新知型[2]。课题式教学是将学习、设计、研究贯穿于课程教学始终的一种教学方法，也是不同于注入式教学的一种新的教学形式。它打破了旧模式下的“满堂灌”和“一言堂”模式，让学生在教师指导下开展学习、研究、讨论和设计，把教、学和做三者有机地结合在一起。它重方法传授，重能力培养，重学生主体作用和学习主动性的发挥。通过这种教学形式，可以使学生的学习能力、设计能力、科研能力、创新能力、与人合作的能力、收集和整理资料的能力、文字和口头表达能力同时得到培养和提高[3]。
　　二、全过程课题式教学方法
　　1.教材选用。本课程曾经选用《地下水动力学》和《地下水水力学》作为教材，但前者的内容很多在本科生阶段讲授过，重复教学效果不好。后者为学术专著，缺乏概念体系，在“教”与“学”方面均存在一定的难度。而地质工程专业同学学习领域较广，力学课程，其研究领域可能涉及的多孔介质种类多，可能包括地下水、各种天然气体、人工浆液等。为此，在课程中选用《多孔介质渗流力学》和《高等渗流力学》作为教学参考书，从多孔介质与地质体的区别，地下水与通用流体的区别上，明确划分了本科教学阶段和研究生教学阶段的教学内容。
　　2.基本概念体系教学。《高等渗流力学》除一般多孔介质渗流力学理论外，还涉及较多石油工程内容，不宜给非石油方向地质工程专业同学选讲。地质工程中涉及的渗流问题更多，包括边坡、隧道、地基、地质灾害防治、人工材料等多领域，课堂教学很难实现应用领域的全覆盖。为此，在课程教学体系中，课堂教学重点在于帮助同学们建立基本的概念体系，明确建立多孔介质的特性、流体的特性、各类基本方程、物性方程、本构方程、定解问题等的概念框架，为同学们解决工程实践问题提供基础。
　　3.发现问题的课题式教学方法。在通过课堂教学建立起基本概念体系后，教师按照国家自然科学基金申请格式，给出模板，要求同学们利用所学基本知识，结合自己课题组的专长、学习兴趣等去寻找要解决的科学问题。改变了以往教师出题，学生解题的千篇一律的方法，让同学们带着自己的需求和兴趣去寻找自己要解决的问题。寻找科学问题的工作具有一定难度。这个科学问题必须和本课程密切相关，通过大量阅读文献，撰写综述来论证问题是否成立。选定题目后，还要大量阅读文献，了解国内外研究现状，按照规范要求撰写研究的必要性、国内外研究现状、研究目标、研究内容、技术路线、研究方案及可行分析等。这些工作不但包含了发现问题能力的训练，同时也让同学们知道，在研究的过程中，怎样对一个科学问题设定研究目标，怎样将其分解为研究内容，怎样设定实现的技术路径。同时，还要兼顾可行性等。完成此工作后，要求每个人设定6分钟演讲和答辩，教师通过提问、点评等，帮助同学修订研究方向，确保课题可行。让同学在反复修改中，抽丝剥茧，逐步接近自己设定的科学问题。
　　4.解决问题的课题式教学方法。在选定自己的课题并通过答辩修正后，开始具体实施。此过程同学们会遇到很多问题，有选择开展实验工作，实验条件不具备的；有开始选择案例研究，案例的数据无法满足其实施要求的；有设定技术路线实施不通，工作失败的。学生要花费大量时间研读和反复推敲自己提出的科学问题，学习如何用数学模型进行表述，学习如何寻找计算工具实施计算，学习如何搜集数据进行建模条件等。在此过程中，同学们学习能力以及解决问题能力的差异体现无遗。在课程报告的撰写中，也存在较大差异。有同学撰写规范、美观，符合模板要求且内容齐全，论述深入，文整美观。有同学撰写丢项，公式、图、表无编号，无图名，无引用。有错别字，排版断行，无参考文献，参考文献引用不规范等诸多问题。同学们在完成工作后，要进行课堂演讲和答辩，个别引用了非自己工作的同学，无法明确说明自己工作的前因后果。个别直接引用其他领域研究报告充顶课程报告的，没有花费足够时间完成任务的同学与其他同学形成鲜明的对比。在答辩过程中，同学们全程参加，进行了全程录像，提交的PPT和录像也是后面成绩评定的依据之一。
　　三、课题式教学的考核方式
　　在课程考核方面，课程的成绩由课程报告（开题）、课程报告（结题）、开题演讲和结题演讲四个部分构成（表1）。其中课程报告（开题）包括8个评价指标，共40分；课程报告（结题）包括6個指标，共30分；开题演讲和结题演讲各占15分，总分100分。因汇报时间有限（6分钟），锻炼了同学们在有限时间内精准简练地表达能力。同时，很多同学因没有经验或没有充分准备，在演讲时间截止时，仅仅述及研究现状，整个研究工作全貌都无法展示，得到了经验和教训。能更客观地评价学生学习的效果。
　　四、结束语
　　通过三年的教学改革，《多孔介质流体动力学》课题式教学积累了一定的经验。在课堂教学中，首先建立基础知识的基本概念框架，让同学们自己去寻找应用领域和科学问题，解决自己提出的问题，通过演讲和课程报告对以上工作进行总结。利用课题式教学，让学生带着问题去学习，更能明确学习的方向。
　　参考文献：
　　[1]丁晶，周志尊，赵君嫦.课题式教学法是高校培养创新型人才的必然趋势[J].中国医学教育技术，2010，24（1）：78-80.
　　[2]姜明.关于课题式教学的探讨[J].交通高教研究，2004，（4）：69-70.
　　[3]周辉，刘力天，高丽娟，闫冰.课题式教学方法的研究与实践[J].继续教育，2011，（11）：16-19.
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